Optimale Verwaltung von Energiespeichersystemen in Erneuerbaren-Energie-Gemeinschaften

Core Concepts

Durch die Nutzung der Flexibilität von Energiespeichereinheiten kann die Energierechnung der Gemeinschaft minimiert werden, indem Anreize für den lokalen Eigenverbrauch genutzt werden.

Abstract

In dieser Arbeit wird ein Optimierungsrahmen zur Verwaltung von Energiespeichereinheiten innerhalb einer Energiegemeinschaft entwickelt. Es wird gezeigt, wie die Speichereinheiten der Gemeinschaft koordiniert werden können, um die Gesamtkosten der Gemeinschaft zu minimieren, indem Anreize für den lokalen Eigenverbrauch genutzt werden. Zunächst wird das Modell der Energiegemeinschaft mit Verbrauchern, Erzeugern und Prosumenten dargestellt, wobei ein Teil der Prosumenten und Erzeuger mit Energiespeichern ausgestattet ist. Dann wird das Optimierungsproblem formuliert, bei dem das Ziel darin besteht, die Energierechnung der Gemeinschaft unter Berücksichtigung der Anreize für den Eigenverbrauch zu minimieren. Zur Lösung des Problems werden notwendige Bedingungen für den optimalen Betrieb der Speicher abgeleitet. Es wird gezeigt, dass die optimale Lösung darin besteht, die Speicher so zu koordinieren, dass der Eigenverbrauch der Gemeinschaft maximiert wird. Numerische Beispiele veranschaulichen die Leistungsfähigkeit des vorgeschlagenen Ansatzes und zeigen, dass durch den Einsatz der Speicher eine erhebliche Kosteneinsparung und eine Steigerung der Anreize für den Eigenverbrauch erzielt werden können.

Stats

Die Energierechnung der Gemeinschaft kann um etwa 8% reduziert werden, wenn die Speicher optimal gesteuert werden. Die Anreize für den Eigenverbrauch können um etwa das 1,77-Fache erhöht werden, wenn die Speicher optimal gesteuert werden. Die Energierechnung der Gemeinschaft kann um etwa 38% reduziert werden, wenn die Speicher optimal gesteuert werden und die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien deutlich höher ist. Die Anreize für den Eigenverbrauch können um etwa das 2,5-Fache erhöht werden, wenn die Speicher optimal gesteuert werden und die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien deutlich höher ist.

Quotes

"Durch die Nutzung der Flexibilität von Energiespeichereinheiten kann die Energierechnung der Gemeinschaft minimiert werden, indem Anreize für den lokalen Eigenverbrauch genutzt werden." "Die optimale Lösung besteht darin, die Speicher so zu koordinieren, dass der Eigenverbrauch der Gemeinschaft maximiert wird."

Key Insights Distilled From

On Optimal Management of Energy Storage Systems in Renewable Energy Communities

by Giovanni Gin... at arxiv.org 03-21-2024

https://arxiv.org/pdf/2403.13707.pdf

Deeper Inquiries

Wie könnte der vorgeschlagene Ansatz erweitert werden, um die Unsicherheit bei Lastprofilen und Erzeugung aus erneuerbaren Energien zu berücksichtigen?

Um die Unsicherheit bei Lastprofilen und Erzeugung aus erneuerbaren Energien zu berücksichtigen, könnte der vorgeschlagene Ansatz durch die Integration von Prognosemodellen verbessert werden. Indem Prognosealgorithmen für Lasten und Erzeugung eingesetzt werden, können zukünftige Energiebedarfe und -erzeugung besser vorhergesagt werden. Diese Prognosen könnten dann in das Optimierungsmodell einfließen, um die Entscheidungsfindung für das Energiemanagement in der Gemeinschaft zu verbessern. Darüber hinaus könnten stochastische Optimierungstechniken verwendet werden, um die Unsicherheit in den Prognosen zu berücksichtigen und robuste Entscheidungen zu treffen, die auch unter variablen Bedingungen effektiv sind.

Wie könnte der Ansatz angepasst werden, um komplexere Szenarien mit Elektrofahrzeugen, verschiebbaren Lasten und/oder Lastmanagementprogrammen zu berücksichtigen?

Um den Ansatz auf komplexere Szenarien mit Elektrofahrzeugen, verschiebbaren Lasten und Lastmanagementprogrammen anzupassen, könnten zusätzliche Variablen und Beschränkungen in das Optimierungsmodell integriert werden. Zum Beispiel könnten Variablen für die Ladung und Entladung von Elektrofahrzeugen hinzugefügt werden, um deren Beitrag zum Energiemanagement der Gemeinschaft zu berücksichtigen. Ebenso könnten verschiebbare Lasten in das Modell aufgenommen werden, um flexible Energieverbrauchsmuster zu ermöglichen. Lastmanagementprogramme könnten als zusätzliche Beschränkungen dienen, um sicherzustellen, dass die Energieeffizienz und -kosten optimiert werden, während die Bedürfnisse der Gemeinschaft erfüllt werden.

Welche zusätzlichen Vorteile für die Umwelt und die Gemeinschaft könnten sich aus der Maximierung des Eigenverbrauchs in Erneuerbaren-Energie-Gemeinschaften ergeben?

Die Maximierung des Eigenverbrauchs in Erneuerbaren-Energie-Gemeinschaften kann eine Vielzahl von zusätzlichen Vorteilen für die Umwelt und die Gemeinschaft bieten. Durch die effiziente Nutzung erneuerbarer Energiequellen können die CO2-Emissionen reduziert und die Umweltbelastung verringert werden. Dies trägt zur Bekämpfung des Klimawandels bei und fördert die Nachhaltigkeit. Darüber hinaus kann die Maximierung des Eigenverbrauchs die Abhängigkeit von externen Energiequellen verringern und die Energieautarkie der Gemeinschaft stärken. Dies kann langfristig zu Kosteneinsparungen, Energieeffizienz und einer verbesserten Energieversorgungssicherheit führen. Zudem kann die Förderung von Eigenverbrauchsgemeinschaften das Bewusstsein für erneuerbare Energien in der Gesellschaft stärken und die lokale Wirtschaft durch die Schaffung von Arbeitsplätzen im Bereich der erneuerbaren Energien unterstützen.